硅微粉在涂料中的神奇作用

世界油漆與涂料工業(yè)協(xié)會(huì)（WPCIA）預(yù)計(jì)，2014年至2018 年，世界涂料產(chǎn)值年復(fù)合增長(zhǎng)率約將保持在5%以上。隨著全球制造業(yè)向亞太地區(qū)的轉(zhuǎn)移，亞太地區(qū)的涂料產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，已成為全球最大的涂料生產(chǎn)地區(qū)，而中國(guó)是全球最大的涂料生產(chǎn)國(guó)。

圖1：2006年-2016年我國(guó)涂料產(chǎn)量情況

（來(lái)源：公開(kāi)資料整理）

涂料性能的改善離不開(kāi)無(wú)機(jī)填料，其中硅微粉作為一種重要的填料可以顯著提高涂料的許多性能，而且硅微粉是一種無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)污染的非金屬材料，具有硬度大、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫、絕緣和化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。市場(chǎng)上大多數(shù)硅微粉是經(jīng)過(guò)成本較低的物理法得到，其市場(chǎng)前景相當(dāng)廣闊。

圖2：硅微粉

硅微粉可以提高涂料的硬度、耐沖擊力等機(jī)械性能

在粉末涂料中鈦白粉是主要的白色填料，但是其制備工藝復(fù)雜，對(duì)環(huán)境污染較大，價(jià)格昂貴。硅微粉與鈦白粉結(jié)構(gòu)相似，所以嘗試用硅微粉代替鈦白粉。

涂料的硬度與主要成膜物質(zhì)、顏料和填料有關(guān)，主要成膜物質(zhì)一定時(shí)填料對(duì)于涂膜硬度起主導(dǎo)影響。由表2可以看出，隨著硅微粉含量的增加涂膜硬度增加，從而可以大大提高涂膜的耐磨性。

硅微粉有較大的表面活性，在界面上與環(huán)氧集團(tuán)形成遠(yuǎn)大于范德華力的作用力，有利于硅微粉與環(huán)氧樹(shù)脂之間的應(yīng)力傳遞，提高了承擔(dān)載荷的能力。這是最初隨著硅微粉的增加，涂料耐沖擊力增大的原因。當(dāng)硅微粉的量超過(guò)50%時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度下降，耐沖擊力隨之下降，所以硅微粉不能完全代替鈦白粉，但是可以協(xié)同作用，一定范圍內(nèi)提高耐沖擊力。

硅微粉可以改善涂料的吸水率、電氣強(qiáng)度和體積電阻率等

不飽和聚酯絕緣漆由二元醇、飽和二元酸及不飽和二元酸先聚合，然后再加入苯乙烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯或丙烯酸酯稀釋而成。電性能、力學(xué)性能好，適合于各類電機(jī)、變壓器的浸漬處理，可提高電器的絕緣性能、力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。

圖3：1為普通硅微粉填充的絕緣漆；2為活性硅微粉填充的絕緣漆；3為韓國(guó)DPI公司推出的硅微粉填充不飽和聚酯絕緣漆DVB2152

上圖能明顯看出通過(guò)偶聯(lián)劑處理形成的活性硅微粉可以使絕緣漆吸水率大大降低，這是因?yàn)槠胀ü栉⒎蹣O性強(qiáng)，具有親水性，所以其吸水率較大。活性硅微粉表面因與硅烷偶聯(lián)劑的水解基團(tuán)通過(guò)水解、縮合作用，形成共價(jià)鍵，在表面形成一層硅烷偶聯(lián)劑膜，這樣表面就從極性變成非極性，從而具有憎水性、親油性，因此降低了不飽和聚酯絕緣漆的吸水率。

表4硅微粉種類對(duì)絕緣漆電性能的影響

從上表可以看出添加了活性硅微粉后，絕緣漆的電氣強(qiáng)度和體積電阻率明顯提高，這是因?yàn)楣栉⒎劢?jīng)偶聯(lián)劑處理后，硅微粉與樹(shù)脂結(jié)合更加緊密，提高了絕緣漆的電性能。

不過(guò)硅微粉的添加會(huì)導(dǎo)致涂膜的光澤度和白度下降，如果對(duì)光澤度和白度要求不高的話那硅微粉是鈦白粉很好的替代品。

參考文獻(xiàn)

●杜中燕.硅微粉在粉末涂料中的應(yīng)用研究

●劉宗旺.硅微粉填充不飽和聚酯絕緣漆的制備與性能研究

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